MATLAB牛头刨刀床

1. function main1
2.     clear;
3.     clc;
4.     l1 =0.100;
5.     l3 =0.360;
6.     l4=0.200;
7.     l6=0.200;
8.     l61=0.336;
9.     w1=2*pi*60;
10.     alpha1=0;
11.     D2H=pi/180;
12.     H2D=180/pi;
14.     for i=1:3601         
15.         o1(i)=pi*(i-1)/1800;
16.         o31(i)=atan((l6+l1*sin(o1(i)))/(l1*cos(o1(i))));  
17.         if o31(i)>=0
18.             o3(i)=o31(i);
19.         else
20.             o3(i)=pi+o31(i);
21.         end
23.         s3(i)=(l1*cos(o1(i)))/cos(o3(i));              
24.         o4(i)=pi-asin((l61-l3*sin(o3(i)))/l4);
25.         se(i)=l3*cos(o3(i))+l4*cos(o4(i));           
26.         if o1(i)==pi/2              
27.             o3(i)=pi/2;
28.             s3(i)=l1+l6;
29.         end
31.         if o1(i)==3*pi/2
32.             o3(i)=pi/2;
33.             s3(i)=16-l1;
34.         end
36.         A1=[cos(o3(i)),-s3(i)*sin(o3(i)),0,0;sin(o3(i)),s3(i)*cos(o3(i)),0,0;0,-l3*sin(o3(i)),-l4*sin(o4(i)),-1;0,l3*cos(o3(i)),l4*cos(o4(i)),0];
37.         B1=w1*[-l1*sin(o1(i));l1*cos(o1(i));0;0];
38.         D1=A1\B1;
39.         E1(:,i)=D1;
40.         ds(i)=D1(1);
41.         w3(i)=D1(2);
42.         w4(i)=D1(3);
43.         ve(i)=D1(4);
45.         A2=[cos(o3(i)),-s3(i)*sin(o3(i)),0,0;sin(o3(i)),s3(i)*cos(o3(i)),0,0;0,-l3*sin(o3(i)),-l4*sin(o4(i)),-1;0,l3*cos(o3(i)),l4*cos(o4(i)),0];
46.         B2=-[w3(i)*sin(o3(i)),(-ds(i)*sin(o3(i))-s3(i)*w3(i)*cos(o3(i))),0,0;w3(i)*cos(o3(i)),(ds(i)*cos(o3(i))-s3(i)*w3(i)*sin(o3(i))),0,0;0,-l3*w3(i)*cos(o3(i)),-l4*w4(i)*cos(o4(i)),0;0,-l3*w3(i)*sin(o3(i)),-l4*w4(i)*sin(o4(i)),0]*[ds(i);w3(i);w4(i);ve(i)];
47.         C2=w1*[-l1*w1*cos(o1(i));-l1*w1*sin(o1(i));0;0];
48.         B=B2+C2;
49.         D2=A2\B;
50.         E2(:,i)=D2;
51.         dds(i)=D2(1);
52.         a3(i)=D2(2);
53.         a4(i)=D2(3);
54.         ae(i)=D2(4);
55.     end
57.     o1D=o1.*H2D;         
58.     y=[o3.*H2D;o4.*H2D];
59.     w=[w3;w4];
60.     a=[a3;a4];
62.     % 第一个图：导杆角位移曲线和刨刀的位移曲线
63.     figure(1);
64.     yyaxis left
65.     plot(o1D,y);
66.     ylabel('\it\theta3,\theta4');
67.     yyaxis right
68.     plot(o1D,se);
69.     ylabel('Se')
70.     xlabel('\it\theta1');
71.     title('导杆角位移曲线和刨刀的位移曲线');
72.     axis auto;
74.     % 第二个图：导杆角速度曲线和刨刀的速度曲线
75.     figure(2);
76.     yyaxis left
77.     plot(o1D,w);
78.     ylabel('\it\omega3,\omega4');
79.     yyaxis right
80.     plot(o1D,ve);
81.     ylabel('Ve');
82.     xlabel('\it\theta1');
83.     title('导杆角速度曲线和刨刀的速度曲线');
84.     axis auto;
86.     % 第三个图：导杆的加速度线图和刨刀的加速度曲线
87.     figure(3);
88.     yyaxis left
89.     plot(o1D,a);
90.     ylabel('\it\alpha3,\alpha4');
91.     yyaxis right
92.     plot(o1D,ae);
93.     ylabel('\it\alphaE');
94.     xlabel('\it\theta 1');
95.     title('导杆的加速度线图和刨刀的加速度曲线');
96.     axis auto;
97. end

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  1. 函数定义与初始化部门

   matlab

1. function main1
2.     clear;
3.     clc;
4.     l1 =0.100;
5.     l3 =0.360;
6.     l4=0.200;
7.     l6=0.200;
8.     l61=0.336;
9.     w1=2*pi*60;
10.     alpha1=0;
11.     D2H=pi/180;
12.     H2D=180/pi;

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• function main1：定义了一个名为 main1 的函数。
  
• clear：清除工作区中的所有变量。
  
• clc：清除命令窗口中的内容。
  
• l1, l3, l4, l6, l61：这些是机器系统中各杆的长度参数。
  
• w1：输入的角速率，这里是 2*pi*60，通常用于表示每分钟 60 转的角速率转换为弧度每秒。
  
• alpha1：初始角度加快度，这里设为 0。
  
• D2H 和 H2D：分别用于角度的度转弧度和弧度转度的转换因子。
  

  2. 主循环部门

   matlab

1. for i=1:3601         
2.     o1(i)=pi*(i-1)/1800;
3.     o31(i)=atan((l6+l1*sin(o1(i)))/(l1*cos(o1(i))));  
4.     if o31(i)>=0
5.         o3(i)=o31(i);
6.     else
7.         o3(i)=pi+o31(i);
8.     end
10.     s3(i)=(l1*cos(o1(i)))/cos(o3(i));              
11.     o4(i)=pi-asin((l61-l3*sin(o3(i)))/l4);
12.     se(i)=l3*cos(o3(i))+l4*cos(o4(i));           
13.     if o1(i)==pi/2              
14.         o3(i)=pi/2;
15.         s3(i)=l1+l6;
16.     end
18.     if o1(i)==3*pi/2
19.         o3(i)=pi/2;
20.         s3(i)=16-l1;
21.     end

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• for i = 1:3601：循环 3601 次，将 o1 从 0 到 2*pi 以 pi/1800 的步上举行遍历。
  
  
  
  • o1(i)=pi*(i - 1)/1800：计算当前的输入角度 o1。
    
  • o31(i)=atan((l6 + l1*sin(o1(i)))/(l1*cos(o1(i))))：根据多少关系计算 o31。
    
  • 通过 if-else 语句对 o31 举行判断，得到最终的 o3 值。
    
  • s3(i)=(l1*cos(o1(i)))/cos(o3(i))：计算 s3 的值。
    
  • o4(i)=pi - asin((l61 - l3*sin(o3(i)))/l4)：计算 o4 的值。
    
  • se(i)=l3*cos(o3(i)) + l4*cos(o4(i))：计算刨刀的位移 se。
    
  • 两个 if 语句用于处理 o1 为 pi/2 和 3*pi/2 时的特殊环境。
    
  
  

  3. 速率计算部门

   matlab

1.     A1=[cos(o3(i)),-s3(i)*sin(o3(i)),0,0;sin(o3(i)),s3(i)*cos(o3(i)),0,0;0,-l3*sin(o3(i)),-l4*sin(o4(i)),-1;0,l3*cos(o3(i)),l4*cos(o4(i)),0];
2.     B1=w1*[-l1*sin(o1(i));l1*cos(o1(i));0;0];
3.     D1=A1\B1;
4.     E1(:,i)=D1;
5.     ds(i)=D1(1);
6.     w3(i)=D1(2);
7.     w4(i)=D1(3);
8.     ve(i)=D1(4);

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• A1：根据运动学方程构建的系数矩阵。
  
• B1：方程的右侧向量。
  
• D1 = A1\B1：求解线性方程组 A1 * D1 = B1，得到速率相关的解。
  
• E1(:,i)=D1：将解存储在矩阵 E1 中。
  
• ds(i), w3(i), w4(i), ve(i)：分别提取解中的各速率分量。
  

  4. 加快度计算部门

   matlab

1.     A2=[cos(o3(i)),-s3(i)*sin(o3(i)),0,0;sin(o3(i)),s3(i)*cos(o3(i)),0,0;0,-l3*sin(o3(i)),-l4*sin(o4(i)),-1;0,l3*cos(o3(i)),l4*cos(o4(i)),0];
2.     B2=-[w3(i)*sin(o3(i)),(-ds(i)*sin(o3(i))-s3(i)*w3(i)*cos(o3(i))),0,0;w3(i)*cos(o3(i)),(ds(i)*cos(o3(i))-s3(i)*w3(i)*sin(o3(i))),0,0;0,-l3*w3(i)*cos(o3(i)),-l4*w4(i)*cos(o4(i)),0;0,-l3*w3(i)*sin(o3(i)),-l4*w4(i)*sin(o4(i)),0]*[ds(i);w3(i);w4(i);ve(i)];
3.     C2=w1*[-l1*w1*cos(o1(i));-l1*w1*sin(o1(i));0;0];
4.     B=B2+C2;
5.     D2=A2\B;
6.     E2(:,i)=D2;
7.     dds(i)=D2(1);
8.     a3(i)=D2(2);
9.     a4(i)=D2(3);
10.     ae(i)=D2(4);
11. end

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• A2：与 A1 相同，因为加快度计算的系数矩阵与速率计算的系数矩阵形式相同。
  
• B2：包含速率相关的项，用于加快度计算。
  
• C2：输入角速率相关的项。
  
• B = B2 + C2：得到方程的右侧向量。
  
• D2 = A2\B：求解线性方程组 A2 * D2 = B，得到加快度相关的解。
  
• E2(:,i)=D2：将解存储在矩阵 E2 中。
  
• dds(i), a3(i), a4(i), ae(i)：分别提取解中的各加快度分量。
  

  5. 数据处理部门

   matlab

1. o1D=o1.*H2D;         
2. y=[o3.*H2D;o4.*H2D];
3. w=[w3;w4];
4. a=[a3;a4];

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• o1D = o1.*H2D：将 o1 从弧度转换为度。
  
• y = [o3.*H2D;o4.*H2D]：将 o3 和 o4 从弧度转换为度，并存储在矩阵 y 中。
  
• w = [w3;w4]：将 w3 和 w4 存储在矩阵 w 中。
  
• a = [a3;a4]：将 a3 和 a4 存储在矩阵 a 中。
  

  6. 图形绘制部门

   matlab

1. % 第一个图：导杆角位移曲线和刨刀的位移曲线
2. figure(1);
3. yyaxis left
4. plot(o1D,y);
5. ylabel('\it\theta3,\theta4');
6. yyaxis right
7. plot(o1D,se);
8. ylabel('Se')
9. xlabel('\it\theta1');
10. title('导杆角位移曲线和刨刀的位移曲线');
11. axis auto;
13. % 第二个图：导杆角速度曲线和刨刀的速度曲线
14. figure(2);
15. yyaxis left
16. plot(o1D,w);
17. ylabel('\it\omega3,\omega4');
18. yyaxis right
19. plot(o1D,ve);
20. ylabel('Ve');
21. xlabel('\it\theta1');
22. title('导杆角速度曲线和刨刀的速度曲线');
23. axis auto;
25. % 第三个图：导杆的加速度线图和刨刀的加速度曲线
26. figure(3);
27. yyaxis left
28. plot(o1D,a);
29. ylabel('\it\alpha3,\alpha4');
30. yyaxis right
31. plot(o1D,ae);
32. ylabel('\it\alphaE');
33. xlabel('\it\theta 1');
34. title('导杆的加速度线图和刨刀的加速度曲线');
35. axis auto;

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• figure(1), figure(2), figure(3)：分别创建三个独立的图形窗口。
  
• yyaxis left 和 yyaxis right：用于在同一个图中绘制左右两个不同的 y 轴。
  
• plot：绘制相应的曲线。
  
• ylabel 和 xlabel：设置坐标轴标签。
  
• title：设置图形的标题。
  
• axis auto：主动调整坐标轴的范围。
  

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